COMP 5 Este infilt unizo del e del m Para el inc a las edific airea pasan entra En la que infilt elem que l abert refer coinc Dado cálcu salid ‐ PARATIVA ENT 5. MODELO procedimie ración que ona en caud dificio son h mismo es el g definir la pr cremento de pérdidas d cio, conside ación o rejill n a través d ada y salida a siguiente f se analizan ración (4 y mentos opaco los consider turas de ve rencia al ca cide con el c Ilustració 5.1 Hipó o que se trat ulo de las p a en el edifi Se trata d consider TRE EL MODEL O SIMPLIFIC ento consis se produce dales. Al ser homogéneas gradiente de resión inter e presión pr e presión qu rando como las. Una vez de cada elem de aire en e figura se exp n en el mo y 8) hacen os y de las c rados como ntilación. P udal de air caudal mínim ón1.Esquemad tesis de cálc ta de un mo resiones in cio. Las hipó de un mode rado que to LO SIMPLIFICA ADO DE VE ste en un en en el edi r un modelo s, y la variab e presiones rior del edifi roducido po ue se produ o tales, los e calculada la mento de la el edificio. pone de for delo unizon referencia carpinterías ventilación or último e re extraído mo de ventil depresionesen culo en el m odelo, se han teriores y e ótesis se det elo unizona do el edific ADO Y LA CAPA 14 NTILACIÓN cálculo sim ficio, basad o unizona, s ble que cara existente en icio se utiliz or el efecto d ucen en los elementos o a presión en envuelta, se rma esquem na‐unizona. los caudal s que confor (5 y 7) se r el flujo de ai de forma v lación según neledificioenodelo básico n debido rea exteriores y tallan a cont en presione cio se comp ACIDAD ADICIO N E INFILTRA mplificado d do en un mo e considera acteriza el c ntre el interi a el método del viento y elementos q opacos, las c n el interior e realiza un mática las di Los flujos es de entra rman la env refieren a lo ire consider voluntaria y n normativa modelobásico o alizar alguna y por ende tinuación: es y unizona orta como ONAL ESPECÍF ACIÓN. de la tasa odelo unizo a que las con caudal de air ior y el exter de bucle de elementos d que compon arpinterías del edificio balance ent ferentes pre de aire co ada y salid volvente del s flujos de a rado como y controlada . o.EEE1GrupoT as hipótesis de los caud a en caudale una única z FICA DE VENT de ventila ona en presi ndiciones in re que entra rior del edif e presiones, de extracció nen la envue y las abertu y los cauda tre los caud esiones y ca onsiderados da a través l edificio, m aire a través extractor (6 a del edific Termotecnias que simpli dales de ent es, por lo qu zona. A la h ILACIÓNación e iones y nternas a y sale ficio. siendo ón igual elta del uras de ales que dales de audales s como de los mientras s de las 6) hace io, que fican el trada y ue se ha hora de
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MODELO SIMPLIFICADO DE VENTILACIÓN E INFILTRACIÓN.bibing.us.es/proyectos/abreproy/70539/fichero/5.+MODELO... · dividiéndolo por el volumen total del edificio. Ilustración 2.
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‐ Seconsideraráqueparaunedificio, lamitadde su superficie exterior (fachadasycubierta)sesitúanabarlovento(expuestoalviento)ylaotramitadasotavento(noexpuesto al viento). Además, ambas superficies comparten las mismascaracterísticas, tanto geométricas,manteniendo lamisma superficie de opacos, decarpinteríaymóduloderejillas,comodepermeabilidad.
Elefectodelasinfiltracionesestáestrechamenterelacionadoconlasobrepresióngeneradaporelvientoyconlaestanqueidaddeledificio.Cuandoelvientoesnulo,elúnicogradientede presiones que produce algúnmovimiento del aire es el generado por el extractor deventilación, pero a medida que la velocidad del viento aumenta, el gradiente de presióntambiénlohace,produciéndolasinfiltraciones.
Para el cálculo de la tasa equivalente se calcularán dos caudales de entrada de aire aledificioadiferentesvelocidadesdeviento:0m/s(vientonulo)y4m/s.Elcaudalequivalentedeventilacióneinfiltraciónserálamediadeambosvalores.
Para realizar un análisis conjunto de edificios con diferentes geometrías, el caudalresultante del sistema para cada caso, medido en m3/h, será convertido en la tasaequivalente de ventilación e infiltración (ACH) expresado en renovaciones hora,dividiéndoloporelvolumentotaldeledificio.
Ilustración 2. Gráfica ACHv‐ACHsys para velocidad de viento a 0 y 4 m/s. Jose Manuel Salmerón Lissén
El nivel de infiltraciones que se producen en un edificio está muy relacionado con laestanqueidad del mismo. El parámetro que caracteriza el nivel de estanqueidad de unedificio es la permeabilidad global. Otro de los parámetros que influyen en la tasaequivalente es el tipode elementosde aireaciónutilizado, quepuedenvariar tanto en sutipología,yaseanconvencionales,autorregulablesoantirretorno;asícomoenelcriteriodedimensionado, ya que como se expuso en la sección de hipótesis, se dimensionarán deformaquedejenpasartodoelcaudaldeventilaciónaunapresióndeterminada.
Realizandoelbalancedecaudales,lasumadecaudalesdeairequeentraneneledificio,poropacos,ventanasyrejillas,es igualalcaudaldeairequesalepor laextracción,por loqueaunque parte del caudal de aire que accede al interior del edificio, por los defectos deopacos y ventanas, equivalen al caudal de aire que deja de entrar por las aberturas deventilación.
0 ⁄
5.2.2 Tasadeventilacióneinfiltracióna4m/s
Enelmomentoqueexistevientoqueincidesobrelasuperficieexteriordeledificio,lapartesituada abarlovento sufreuna sobrepresióny la situada a sotaventounadepresión. Estadiferencia de presiones es la que genera los diferentes flujos de aire a través de loselementosdelaenvuelta,produciendocaudalesdeentradadeairenocontrolado.
Por lo tanto, elprimerpasoparadeterminar los caudalesde aireque seproducenen lasfachadasexpuestasynoexpuestasalviento,escalcularlapresiónproducidaporefectodeéste.Laecuaciónquedeterminaestaspresioneseslasiguiente:
0,5 ∗ ∗ ∗ ²
Siendo:P:Presióndebidaalviento,enPaCp:Coeficientedepresiónρ:Densidaddelaire,enkg/m3v:Velocidaddelviento,enm/sEl coeficiente de presión Cp, depende de la geometría del edificio y de la velocidad ydireccióndel viento entreotras variables, y tomavaloresdiferentes en funcióndeque lafachadaseaconsideradacomoexpuestaonoexpuestaalviento.LosdiferentesvaloresquepuedetomarestavariableaparecentabuladosenlanormaUNE‐EN15242.2007enlatablaA.3“Presionesdevientoadimensionales”queseincluyeacontinuación:
COMP
Enelexpunorm
Nobapasandel eexpuresueedificElsis
‐
‐
‐
PARATIVAENT
T
lcasodelmuesta y de ‐0mal.
astaconconnatravésdedificio. Paruesto y no eelto de formcio,yenconstemadeecu
Calculody2lano
DiferencsiendoP
Caudalesenvolvenindicócocadaelem
o C
TREELMODEL
Tabla 2. Presio
métodobásic0,50 en la n
nocerlasprdeéstasdepra determinexpuesto yma iterativansecuencialuacioneses
o Caudalquepasaatravésdelascarpinterías(ventanasypuertas):
∗ ∆ 1 → ∗ 2∗ ∆ 1 ,
∗ ∆ 2 → ∗ 2∗ ∆ 2 ,
Lasvariablesreferentesalapermeabilidaddeopacosydeventanas,asícomolasuperficiede elementos opacos y de ventanas son conocidas. Como se puede apreciar en lasecuacionesanteriores,lasuperficiedeventanasyopacosserepartenentreambasfachadas.
o Caudalquepasaatravésdelasaberturasdeventilación:
∗ ∆ 1 , → 2
∗∆ 1 ,
∗ ∆ 2 , → 2
∗∆ 2 ,
Dado que el criterio del dimensionado de las rejillas puede variar, se ha añadido elparámetroPdim_rej,cuyainfluenciaseexplicaencapítulosposteriores.
Planteando el sistema de ecuaciones, se resuelve el sistema y se obtienen los valores depresionesycaudales.Elcaudalfinaldelsistemapuedecalcularseconlasiguienteexpresión,yhacereferenciaalcaudaltotaldeairequeentraosaledeledificio:
‐ Característicasgeométricasdeledificio,incluyendoelvolumeninterior,lasuperficietotal de transferencia exterior (fachadas y cubierta) incluyendo la superficie deventanas.
Ilustración 3. Tasa equivalente de ventilación e infiltración a 4m/s
Comosepuedecomprobarenlasecuacionesanterioresyenlagráfica,elcaudaldelsistemaestá directamente relacionado con la permeabilidad de los elementos que componen laenvolventedeledificio.Enlapróximasecciónseindicaráelefectoquetieneelparámetrodelapermeabilidadglobalyelmétodoparacalcularlo,asícomoelefectoquetienesobrelatasa equivalente de ventilación e infiltración el uso de diferentes tipos de rejillas ytecnologíasdeventilación.
El parámetro que determina la estanqueidad del edificio es su permeabilidad global. Enconcretoelparámetron50 indica lapermeabilidaddeledificiodeterminandoelcaudaldeaire infiltrado, en renovaciones hora (1/h), para un incrementodepresiónde50Pa. Esteparámetro está directamente relacionado con la estanqueidad proporcionada por loselementosdelaenvuelta,detalformaqueamedidaqueempeoralacalidadconstructivade
los elementos opacos o de las ventanas, aumenta la permeabilidad de los mismos y porconsiguienteelvalordelasinfiltraciones.
La permeabilidad del edificio a 50Pa (n50) puede ser calculada experimentalmentemedianteelmétododelapuertasoplante(BlowerDoor),segúnseindicaenlanormaUNE‐EN 13829.2002 “Determinación de la estanqueidad al aire en edificios con método depresurización por medio del ventilador”. En el método B de ésta norma, se explica elprocedimientoa llevar a caboque consiste en cerrar todas las aberturasdeventilaciónymantener las puertas interiores abiertas para buscar una presión interior uniforme,considerando el edificio como una sola zona. A continuación, se procede colocando unventiladorenalgunadelasventanasopuertasqueproduzcaunadepresiónde50Paloqueproduceunaentradadeairedesdeelexterior,quesolopuedeaccederporlosdefectosdepermeabilidadde loselementosqueconformanlaenvuelta.Midiendoelcaudaldeairedesalidasepuededeterminarlapermeabilidadglobaldeledificioa50Pa.
Porotrolado,enelcasodenoconocerelvalorexperimentaln50deunedificio,existeunaexpresión matemática que permite la estimación de este valor de forma analítica. Estaexpresión que permite el cálculo de la permeabilidad global del edificio a 50Pa es lasiguiente:
50 , 50 ,
Se ha optado por utilizar valores de permeabilidad de opacos referidos a 4Pa ypermeabilidaddeventanasa100Paparacompararlosvaloresenlasmismasunidadesqueaparecenenlanormativa:
_504
,
_50100
,
Siendo:n50:Permeabilidadglobaldeledificioaunasobrepresióninteriorde50Pa,enren/hPerm_opaco_4Pa:Permeabilidaddeloselementosopacosdelaenvueltaa4Pa,enm3/hm2Perm_ventana_100Pa:Permeabilidaddelasventanasa100Pa,enm3/hm2Aop:Superficietotaldeelementosopacosencontactoconelexterior,enm2Aven:Superficietotaldeventanas(incluyendopuertas),enm2Vol:Volumentotaldeledificio,enm3Comoseaprecia,enlaexpresiónaparecenlostérminosreferentesalapermeabilidadalairedeloselementosopacosdelaenvueltayalapermeabilidadalairedelasventanas,queendefinitiva no dejan de hacer referencia a la calidad constructiva de los elementos de laenvuelta.Ademásaparecentérminosquehacenreferenciaalageometríadeledificio,comosuperficie exterior de opacos, superficie de ventanas y volumen. Todas estas variablesinfluyenenlacalidadestancadeledificio.
Como se ha indicado anteriormente, el parámetro que determina la estanqueidad deledificio, yen consecuenciaelnivelde infiltracionesque segeneraránenel edificioporelefectodelviento,eseldelaPermeabilidadglobal(n50),queesfuncióndelapermeabilidaddeloselementosdelaenvuelta(opacosyventanas)ydesugeometría(relacióndeaspecto).
A partir de la expresión analítica, se han desarrollado varias tablas que permitendeterminarde formaaproximadaelvalorde lapermeabilidadglobaldecualquieredificioen funciónde laRelacióndeAspecto,de lapermeabilidaddeopacosydeventanas, ydelporcentaje de huecos sobre el total de la superficie exterior del edificio, y se indican acontinuación:
Porotrolado,dadoqueenestecasonoconocemoselvalordelapermeabilidadglobaldelavivienda, usamos las características geométricas del edificio y la permeabilidad de loselementosdelaenvolventeparaestimarestevalor.
. . 312504 0,62
RelaciónAspecto
0.6m2/m3
Perm_ventana100Pa
(m³/hm²)
Perm_envolvente4Pa(m³/hm²)
%Acristalado
0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
9
0.5 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.5
1 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3
2 6.2 6.0 5.9 5.7 5.6 5.4 5.3 5.1 5.0
27
0.5 2.5 2.9 3.3 3.8 4.2 4.6 5.1 5.5 5.9
1 4.0 4.3 4.6 5.0 5.3 5.7 6.0 6.4 6.7
2 6.9 7.1 7.3 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4
50
0.5 3.4 4.2 5.1 5.9 6.8 7.7 8.5 9.4 10.2
1 4.8 5.6 6.4 7.2 7.9 8.7 9.5 10.3 11.1
2 7.8 8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.5 12.1 12.7
Tabla 6. Tabla permeabilidad global del edificio n50, para una relación de aspecto de 0.60 m2/m3
Elvaloraproximadodelapermeabilidadglobaldelaviviendaesde71/h.Conéstevaloryel de la tasa de ventilación se entra en la gráfica correspondiente para calcular la tasaequivalenteparaunavelocidaddevientode4m/s.Conestevalorsepuedecalcularlatasaequivalentedeventilacióneinfiltracióncomolamediaa4y0m/s.
Ilustración 8. Tasa equivalente de ventilación e infiltración a 4m/s
Para reducir la tasa equivalente de ventilación e infiltración se puede optar por dosmétodos: por un lado reducir la permeabilidad global del edificio (n50), mejorando lacalidaddeloselementosquecomponenlaenvolvente,loquepermitemoverseporelejedeordenadas de la gráfica; y por otro reducir el caudal de ventilación, adaptando lasnecesidades de ventilación a la ocupación real del edificio,mediante el uso de diferentestecnologías de ventilación, moviéndonos en el eje de abscisas de la gráfica. Teniendo encuentaqueelefectodelareduccióndelapermeabilidadglobaldeledificiotieneunefectolímite, hasta el momento de cruce con la diagonal. Por lo tanto el uso de diferentestecnologíasestáasociadoaunvaloróptimodelapermeabilidadglobaldeledificio.